Перемещение отдельных фрагментов программы обеспечивает возможность использования перемещаемых программных модулей различными программами.
Команды 16-разрядных переходов и вызовов подпрограмм позволяют осуществлять переход в любую точку адресного пространства памяти программ объёмом 64 Кбайт.
Команды 11-разрядных переходов и вызовов подпрограмм обеспечивают переходы внутри программного модуля емкостью 2 Кбайт. В системе команд имеются команды условных и безусловных переходов относительно начального адреса следующей команды в пределах от (РС)-128 до (РС)+127. Команды проверки отдельных разрядов позволяют осуществлять условные переходы по состоянию "0" или "1" прямо адресуемых битов. Команды проверки содержимого аккумулятора (на ноль/не ноль) позволяют осуществлять условные переходы по содержимому А.
Косвенно-регистровые переходы в системе команд ОМЭВМ обеспечивают ветвление относительно базового регистра (содержимого DPTR или PC) со смещением, находящимся в аккумуляторе А.
Команды битового процессора. Битовый процессор является частью архитектуры ОМЭВМ семейства MCS-51 и его можно рассматривать как независимый процессор побитовой обработки. Битовый процессор выполняет свой набор команд, имеет свое побитово адресуемое ОЗУ и свой ввод-вывод.
Команды, оперирующие с битами, обеспечивают прямую адресацию 128 битов (0–127) в шестнадцати ячейках внутреннего ОЗУ (ячейки с адресами 20Н–2FH) и прямую побитовую адресацию регистров специального назначения, адреса которых кратны восьми:
Р0(80Н), TCON(88H), Р1(90Н), SCON(98H), Р2(А0Н), IЕ(А8Н), РЗ(В0Н), IР(В8Н), PSW(D0H), А(Е0Н), B(F0H).
Каждый из отдельно адресуемых битов может быть установлен в "1", сброшен в "0", инвертирован, проверен. Могут быть реализованы переходы: если бит установлен; если бит не установлен; переход, если бит установлен, со сбросом этого бита; бит может быть перезаписан в (из) разряда переноса. Между любым прямо адресуемым битом и флагом переноса могут быть произведены логические операции "И", "ИЛИ", где результат заносится в разряд флага переноса. Команды побитовой обработки обеспечивают реализацию сложных функций комбинаторной логики и оптимизацию программ пользователя.
4. Способы адресации операндов
Существуют следующие способы адресации операндов-источников:
- регистровая адресация;
- прямая адресация;
- косвенно-регистровая адресация;
- непосредственная адресация;
- косвенная адресация по сумме базового и индексного регистра.
Первые три способа используются также для адресации операнда назначения. Указанные пять способов адресации, используемые в различных сочетаниях, обеспечивают 21 режим адресации. Многие команды содержат поля: "приемник", "источник", которые определяют тип данных, метод адресации и участвующие операнды.
Для команд, не выполняющих операции перезаписи, операнд назначения является и операндом-источником.
Большое количество команд включает операнды, расположенные во внутреннем ОЗУ данных ОМЭВМ. Выбор адресного пространства памяти программ или внешней памяти данных в качестве второго операнда определяется командной мнемоникой (если только второй операнд не является непосредственной величиной).
Адресуемая область внутреннего ОЗУ данных определяется способом адресации и величиной адреса. Например, обращение к регистрам специальных функций может быть выполнено только с помощью прямой адресации.
Регистровая адресация. Регистровая адресация используется для обращения к восьми регистрам выбранного банка (эти же регистры могут быть выбраны с помощью прямой адресации и косвенно-регистровой адресации как обычные ячейки внутреннего ОЗУ данных).
Регистровая адресация используется также для обращения к регистрам А, В, АВ (сдвоенному регистру), DPTR и к флагу переноса С. Использование регистровой адресации позволяет получать двухбайтовый эквивалент трехбайтовых команд прямой адресации.
ПРИМЕР: MOV A,Rn; CLR A; DEC Rn; ADD A,Rn; MOV DPTR,#data16 идр.
Прямая адресация. Прямая байтовая адресация используется для обращения к ячейкам внутренней памяти (ОЗУ) данных (0 – 127) и к регистрам специальных функций.
ПРИМЕР: MOV A,direct(MOV A,4FH); MOV direct,direct; IN direct; ADD A,directидр.
Прямая побитовая адресация используется для обращения к отдельно адресуемым 128 битам, расположенным в ячейках с адресами 20Н–2FH и к отдельно адресуемым битам регистров специальных функций.
ПРИМЕР: SETBBIT(SETB1FH); CLRTF0; CLRC.
Косвенно-регистровая адресация. Косвенно-регистровая адресация используется для обращения к ячейкам внутреннего ОЗУ данных. В качестве регистров-указателей используется регистры R0, R1 выбранного банка. В командах PUSH и POP используется содержимое указателя стека (SP). Косвенно-регистровая адресация используется также для обращения к внешней памяти данных. В этом случае с помощью регистров-указателей R0 и R1 (выбранного банка рабочих регистров) выбирается ячейка из блока в 256 байт внешней памяти данных. 16-разрядный указатель данных (DPTR) может быть использован для обращения к любой ячейке адресного пространства внешней памяти данных объемом до 64 Кбайт.
ПРИМЕР: MOV A,@Ri (MOVA,@R0); INC @Ri; ADD A,@Ri; XRL A,@Ri; MOVX @Ri,A; MOVX A,@DPTR.
Непосредственная адресация. Непосредственная адресация позволяет выбрать из адресного пространства памяти программ константы, явно указанные в команде.
ПРИМЕР: MOV A,#data (MOV A,#1FH); MOV DPTR,#data16 (MOV DPTR,#5B4EH); ADD A,#data; XRL A,#data.
Косвенно-регистровая адресация по сумме базового и индексного регистров. Косвенно-регистровая адресация по сумме: базовый регистр плюс индексный регистр (содержимое аккумулятора А) упрощает просмотр таблиц, зашитых в памяти программ. Любой байт из таблицы может быть выбран по адресу, определяемому суммой содержимого DPTR или PC и содержимого А.
ПРИМЕР: MOVC A,@A+DPTR; MOVC A,@A+PC; JMP @A+DPTR.
5 Программная модель битового процессора
Пригодность архитектуры каждого компьютера для конкретного класса задач определяется тем, насколько его система команд соответствует задачам, которые должны быть выполнены. Поэтому для дискретного управления в реальном масштабе времени наличие в системе команд операций непосредственно над битами приводит к созданию более производительных систем и программ обработки входной и выходной двоичной информации. С этой целью в ОМЭВМ семейства MCS-51 введены специальные средства, называемые битовым процессором, которые поддерживают прямые логические операции с отдельными битами и операции их тестирования и позволяют использовать однобитовые переменные в логических операциях.
В связи с этим в систему команд ОМЭВМ семейства MCS-51 введены специальные инструкции для выполнения операций с битовыми переменными. Имеется 17 таких команд, которые перечислены в табл. 3.
Таблица 3 – Команды битового процессора
| Мнемоническое обозначение | Описание команды | Число байтов | Число циклов |
| SETB C | Установка флага переноса | 1 | 1 |
| SETB bit | Установка бита | 2 | 1 |
| CLRC | Сброс флага переноса | 1 | 1 |
| CLRbit | Сброс бита | 2 | 1 |
| CPLC | Инверсия флага переноса | 1 | 1 |
| CPL bit | Инверсия бита | 2 | 1 |
| MOVC, bit | Пересылка бита во флаг переноса | 2 | 1 |
| MOV bit,C | Пересылка флага переноса в бит | 2 | 2 |
| ANL C, bit | "Логическое И" бита и флага переноса | 2 | 2 |
| ANL. C, /bit | "Логическое И" инверсии бита и флага переноса | 2 | 2 |
| ORL C, bit | "Логическое ИЛИ" бита и флага переноса | 2 | 2 |
| ORL C,/bit | "Логическое ИЛИ" инверсии бита и флага переноса | 2 | 2 |
| JC rel8 | Переход, если флаг переноса установлен | 2 | 2 |
| JNC rel8 | Переход, если флаг переноса сброшен | 2 | 2 |
| JB bit,rel8 | Переход, если бит установлен | 3 | 2 |
| JNB bit,rel8 | Переход, если бит сброшен | 3 | 2 |
| JBC bit,rel8 | Переход, если бит установлен, и сброс этого бита | 3 | 2 |
ОБОЗНАЧЕНИЯ:
С – флаг переноса;
bit – 128 программно-доступных битов, любой I/O вывод, бит управления или состояния;
/bit – 128 программно-доступных битов, любой I/O вывод, бит управления или состояния, взятые с инверсией;
rel8– байт относительного смещения (условный переход осуществляется в диапазоне от -128 до +127 байтов относительно адреса первого байта следующей команды).
Эти команды в зависимости от выполняемой функции могут быть одно-, двух- или трехбайтные. Те из них, которые оперируют с флагом переноса, имеют однобайтный код или код, за которым следует байт смещения, использующийся для вычисления адреса условного перехода (рис. 4.а). В более обобщенных командах битовых операций после кода добавляется байт адреса прямоадресуемого бита, образуя двух- или трехбайтные команды (рис. 4.б). На рис. 4 для справки приведены коды этих команд.
С помощью указанных команд можно обращаться непосредственно к 128 битам внутреннего ОЗУ и к 83 битам одиннадцати восьмиразрядных регистров ОМЭВМ.
| Код команды: | Код команды: | |||
| SETB С | 11010011В (D3H) | |||
| CLR С | 11000011В (С3Н) | |||
| CPL С | 10110011В(В3Н) | |||
| Код команды | Смещение | |||
| JC | <ге18> | 01000000В (40Н) | ||
| JNC | <ге18> | 01010000В (50Н) | ||
| а) Команды проверки и управления флагом переноса | ||||
| Код команды | Адрес бита | Код команды: | ||
| SETB | <bit> | 11010010B (D2H) | ||
| CLR | <bit> | 11000010В (С2Н) | ||
| CPL | <bit> | 10110010В (В2Н) | ||
| MOV С, | <bit> | 10100010В (А2Н) | ||
| MOV | <bit>, С | 10010010В (92Н) | ||
| ANL С, | <bit> | 10000010В (82Н) | ||
| ANL С, | </bit> | 10110000В (В0Н) | ||
| ORL С, | <bit> | 01110010В(72Н) | ||
| ORL С, | </bit> | 10100000В (А0Н) | ||
| Код команды | Адрес бита 1 | Смещение | ||
| JB | <bit>, | <ге18> | 00100000В (20Н) | |
| JNB | <bit>, | 00010000В (10H) | 00110000В (30Н) | |
| JBC | <bit>, | <ге18> | 00010000В (10H) | |
| б) Команды проверки и операций с битами | ||||
Рисунок 4 – Форматы команд операций над битами